海绵城市植物生长基质的研究
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引言
引言 海绵城市的本质即改变传统城市的建设理念,让资源和环境协调发展。传统城市对于土地采取高强度开发,改变原有的水生态,建设模式粗放,地表径流量会因此大幅增加;海绵城市则实现人与自然的和谐共处,保护原有的水生态,地表径流量能保持不变。因此,海绵城市建设也被叫做低影响设计和低影响开发(Low impact design or development,简称 LID)[1]。
海绵城市建设要统筹三个系统:超标雨水径流排放系统、城市雨水管渠系统和低影响开发雨水系统。狭义上的低影响开发雨水系统主要是控制高频率的中小降雨事件,并以雨水花园、绿色屋顶等一系列相对较小且分散的源头绿色雨水基础设施为主[2]。其中的雨水花园又名生物滞留区域,它通过把雨水滞留下渗的方式,补充地下水和降低 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
地表径流,还可通过吸附、离子交换、降解等过程来减少污染,同时还具备一定的景观价值。雨水花园自上而下有多层结构,其中的种植土层就需要海绵城市植物生长基质。这种基质不仅要保证植物健康成长,还要兼具蓄水功能,透水性好,削减雨水径流,对污染物有一定的去除功能。海绵城市植物生长基质是海绵城市雨水花园种植土层的基质,是海绵城市成功的关键因素之一。前人对于土壤渗透性做了大量研究,主要集中在土壤入渗的过程、特征、机理和模型构建[34]。这有助于研究海绵城市植物生长基质。但是海绵城市在国内是新鲜事物,相关植物生长基质在国内没有成熟的产品,相关的技术标准和实施规范、规程还是空白,急需不同学科的专家联合开展项目攻关。
1 材料与方法
1.1 实验材料
供试基质:土壤、河沙、生物炭、蛭石,其中土壤、河沙是实验室提供;生物炭购买于六合勤丰秸秆科技有限公司;蛭石产地为辽宁鞍山,于网上购买。
供试植物:矮牵牛(Petunia hybrida Vilm),购买于南京七桥瓮花卉市场
1.2 实验方法
1.2.1 基质配比实验1
采用正交试验设计配方,如下表1,其中比例为质量比,以进口混合基质作为对照。
TR1:土壤:河沙=1:1
TR2:土壤:河沙=1:2
TR3:土壤:河沙=1:3
SW1:生物碳2%
SW2生物碳4%
SW3生物碳6%
ZS1:蛭石3%
ZS2:蛭石5%
ZS3:蛭石7%
土壤与河沙按照三种不同的质量比得到混合土壤,每个处理组以2kg混合土壤作为基础物质,然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表1基质配比实验1混合基质配方
Table1 The proportion of plant growth substrate in Proportion Test 1
处理
基质配方
基础物质
生物碳
蛭石
B1
TR1(2Kg)
SW1(2%)
ZS1(3%)
B2
TR1(2Kg)
SW2(4%)
ZS2(5%)
B3
TR1(2Kg)
SW3(6%)
ZS3(7%)
B4
TR2(2Kg)
SW1(2%)
ZS2(5%)
B5
TR2(2Kg)
SW2(4%)
ZS3(7%)
B6
TR2(2Kg)
SW3(6%)
ZS1(3%)
B7
TR3(2Kg)
SW1(2%)
ZS3(7%)
B8
TR3(2Kg)
SW2(4%)
ZS1(3%)
B9
TR3(2Kg)
SW3(6%)
ZS2(5%)
按表1基质配方混合基质,混合均匀后,装盆,贴好标签和日期。为模拟特大暴雨(12小时内降水量150mm及以上)环境压实土壤的过程,每个处理均用2300毫升(通过计算基质配方上表面积乘以150毫米得到的数据)自来水充分淋滤,压实。
在基质被压实后,做渗漏试验:渗漏速率指单位时间内单位面积土壤上水的渗入体积[56]。每个处理加入2300毫升来模拟150mm的降雨量,并分别记录水渗完所需要的时间。其中渗漏率采用公式I=Q/(S×T),简化后公式为I=h/T。其中,I为渗漏率;Q为渗水量;S为花盆横截面积;T为时间;h为液面下渗高度。渗漏实验每天处理1次,持续3天。
持水性测定:每次渗漏处理前对每个花盆中基质质量进行称量并记录数据。其中持水率采用公式:持水率=(处理后基质质量处理前基质质量)/处理前基质质量×100% (处理前基质质量是恒定的,第一天、第二天和第三天处理后的基质质量有所不同)
孔隙率试验:全部孔隙容积与土体容积的百分率,称为土壤孔隙度[7]。孔隙率=V孔/V总×100%,当基质进行第三次150mm降水处理后,其质量与之前差别不大,可认为基质水分已饱和,可以将其中水的体积近似认为是基质中空隙的体积。因此,孔隙率= V水/V总×100%,其中V水为处理后基质所含水的体积(可通过前后的质量差和水的密度,通过公式V水=M水/ρ水得到),V总为处理后基质总体积。
1.2.2 基质配比实验2
采用正交试验设计配方,如下表2,其中比例为质量比,以现有的进口基质作对照。 TR1:土壤:河沙=1:2
TR2:土壤:河沙=1:3
SW:生物碳4%
ZS1:蛭石11%
ZS2:蛭石16%
ZS3:蛭石21%
土壤与河沙按照两种不同的质量比得到混合土壤,每个处理以2kg混合土壤作为基础物质,然后加入不同质量比的生物碳与蛭石得到不同基质配方。每个处理3个重复。
表2 基质配比实验2不同基质配方表
原文链接:http://www.jxszl.com/swgc/smkx/55556.html
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